MX2014010089A - Detector de flujo masico indirecto. - Google Patents
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Abstract
Se proporciona un sistema de detección de velocidad de flujo másico (200). El sistema de detección de velocidad de flujo másico (200) incluye un medidor de densidad (202) que incluye un conjunto de detección (204a) y circuitos electrónicos de medición de densidad (204b) configurados para generar una medición de densidad de un fluido de proceso. El sistema de detección de velocidad de flujo másico (200) incluye además un medidor de flujo volumétrico (203) que incluye un conjunto de detección (205a) y circuitos electrónicos de medición volumétrica (205b) configurados para generar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso y en comunicación eléctrica con los circuitos electrónicos de medición de densidad (204b). Se proporciona un sistema de procesamiento remoto (207) que está en comunicación eléctrica sólo con unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad (204b) o los circuitos electrónicos de medición volumétrica (205b). El sistema de procesamiento remoto (207) está configurado para recibir una medición de velocidad de flujo másico del fluido de proceso generada por los circuitos electrónicos de medición de densidad (204b) o los circuitos electrónicos de medición volumétrica (205b) con base en la medición de densidad generada y la velocidad de flujo volumétrico generada.
Description
DETECTOR DE FLUJO MASICO INDIRECTO
CAMPO DE LA INVENCION
Las modalidades descritas a continuación se refieren a sistemas de detección de flujo másico en combinación, y más particularmente, a un medidor de densidad en comunicación eléctrica con un medidor de velocidad de flujo volumétrico que da salida a una medición de flujo másico .
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Existen medidores vibrantes, tales como medidor de velocidad de flujos de masa de Coriolis, que pueden medir una velocidad de flujo másico de un fluido directamente. Aunque los medidor de velocidad de flujos de masa de Coriolis han recibido un gran éxito en una variedad de industrias, hay-ciertas situaciones en las que los medidor de velocidad de flujos de masa de Coriolis no son deseables. Por ejemplo, en algunas situaciones, el costo de usar metales de alta pureza, tales como tántalo o titanio, para los tubos de flujo se vuelve prohibitivamente caro en situaciones de alto flujo en las que el tamaño de los tubos requiere una cantidad excesiva del metal. Otra situación puede ser que un cliente ya tenga ya sea un medidor de densidad o un medidor de velocidad de flujo volumétrico instalado en su sistema y simplemente requiera el otro medidor a fin de generar una velocidad de
REF. : 250455
flujo másico. En tales situaciones, el cliente podría no desear reemplazar el detector existente, sino más bien simplemente añadir el dispositivo de medición faltante con el fin de calcular una velocidad de flujo másico usando la ecuación (1) :
rh = Q*p (i) en donde :
es la velocidad de flujo másico;
m
Q es la velocidad de flujo volumétrico; y p es la densidad.
Un problema con la combinación de un medidor de densidad y un medidor de velocidad de flujo volumétrico en comparación con un medidor de velocidad de flujo másico de Coriolis a fin de generar una velocidad de flujo másico, es la excesiva cantidad de cableado involucrada como se muestra en la figura 1.
La figura 1 muestra un sistema de detección de flujo másico de la técnica anterior 10. El sistema de detección de flujo másico de la técnica anterior 10 puede incluir un medidor de densidad 11 y un medidor de velocidad de flujo volumétrico 12. El medidor de densidad 11 y el medidor de velocidad de flujo volumétrico 12 están colocados dentro de un conducto de flujo 5 que lleva un fluido de proceso. El medidor de densidad 11 puede comprender cualquiera de los medidores de densidad bien conocidos, tales como un medidor de densidad de Coriolis, un higrómetro, un densitómetro de rayos x, un densitómetro de
rayos gamma, etc. El medidor de densidad volumétrico 12 puede comprender cualquier medidor bien conocido que mida una velocidad de flujo volumétrico, tal como un medidor ultrasónico, un medidor magnético, un medidor de turbina, un medidor de vórtice, etc.
El sistema de detección de flujo másico de la técnica anterior 10 también incluye un sistema de procesamiento central 13. Como se muestra, el medidor de densidad 11 está en comunicación eléctrica con el sistema de procesamiento central 13 a través de conductores eléctricos 14. De forma similar, el medidor de velocidad de flujo volumétrico 12 está en comunicación eléctrica con el sistema de procesamiento central 13 a través de conductores eléctricos 15. Por lo tanto, cada uno de los medidores 11, 12 envía señales al sistema de procesamiento central 13. El sistema de procesamiento central 13 procesa las señales recibidas desde el medidor de densidad 11 para generar una medición de la densidad. Asimismo, el sistema de procesamiento central 13 procesa las señales recibidas desde el medidor de velocidad de flujo volumétrico 12 para generar una velocidad de flujo volumétrico. El sistema de procesamiento central 13 posteriormente puede generar una velocidad de flujo másico con base en la densidad y velocidad de flujo volumétrico generadas. La velocidad de flujo másico puede entonces ser proporcionada a un usuario u otro sistema
de procesamiento a través de cables 16. Como una alternativa, el sistema de procesamiento central 13 puede simplemente dar salida a la densidad individual y la velocidad de flujo volumétrico sin calcular una velocidad de flujo másico. El cliente debe entonces usar otro sistema de procesamiento para determinar la velocidad de flujo másico basándose en la salida desde el sistema de procesamiento central 13.
El sistema de flujo másico de la técnica anterior 10 adolece de una serie de problemas. Un problema es debido a la mayor cantidad de cableado requerida. Mientras que el medidor de densidad 11 y el medidor de velocidad de flujo volumétrico 12 a menudo se encuentran relativamente cerca uno del otro, el sistema de procesamiento central 13 puede estar situado de forma remota del medidor de densidad 11 y el medidor de velocidad de flujo volumétrico 12. En consecuencia, debido a que cada medidor 11 y 12 se comunica con el sistema de procesamiento central 13 de forma independiente, la cantidad de cableado es duplicativa.
Otro problema con el sistema de la técnica anterior 10 es que si el medidor de densidad 11 o el medidor de velocidad de flujo volumétrico 12 debe sustituirse, el sistema de procesamiento central 13 tiene que ser reprogramado para recibir las nuevas señales del nuevo medidor. A menudo, el sistema de procesamiento central 13 puede ser equipo propio de un cliente y, por tanto, se requiere que el cliente lleve a cabo la programación actualizada.
Del mismo modo, muchos usuarios simplemente quieren la velocidad de flujo másico y no necesariamente tienen que saber la densidad particular o la velocidad de flujo volumétrico. Sin embargo, en el sistema de la técnica anterior 10, al usuario sólo se le proporcionan señales que indican la densidad y la velocidad de flujo volumétrico y se requiere realizar el cálculo de la velocidad de flujo másico de forma independiente .
Por lo tanto, hay una necesidad en la técnica de un sistema que pueda proporcionar una salida de flujo másico usando un medidor de densidad y un medidor de velocidad de flujo volumétrico. Además, existe una necesidad en la técnica de un sistema que pueda reducir el cableado requerido, especialmente entre los medidores y un sistema de procesamiento central. Las modalidades descritas a continuación superan estos y otros problemas y se logra un avance en la técnica. Las modalidades descritas a continuación proporcionan un sistema de velocidad de flujo másico que usa uno o ambos del medidor de densidad y el medidor de velocidad de flujo volumétrico para realizar el cálculo de flujo másico. En consecuencia, sólo uno de los medidores necesita estar en comunicación con un sistema de procesamiento central. Por lo tanto, el sistema da salida a una velocidad de flujo másico y el cableado necesario para comunicarse con el sistema central de procesamiento se reduce.
BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
Un sistema de detección de velocidad de flujo másico se proporciona de acuerdo con una modalidad. El sistema de detección de flujo másico comprende un medidor de densidad que incluye un conjunto de detección y los circuitos electrónicos de un medidor de densidad configurados para generar una medición de la densidad de un fluido de proceso. De acuerdo con una modalidad, el sistema de detección de velocidad de flujo másico comprende además un medidor de velocidad de flujo volumétrico que incluye un conjunto de detección y los circuitos electrónicos de un medidor volumétrico configurados para generar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso y en comunicación eléctrica con circuitos electrónicos de medición del medidor de densidad. De acuerdo con una modalidad, el sistema de detección de velocidad de flujo másico comprende además un sistema de procesamiento remoto en comunicación eléctrica con sólo unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica El sistema de procesamiento remoto está configurado para recibir una medición de la velocidad de flujo másico del fluido de proceso generada por los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica con base en la medición de la densidad generada y la velocidad de flujo volumétrico generada.
Un método para generar una medición de flujo másico de un fluido de proceso en un conducto de fluido se proporciona de acuerdo con una modalidad. El método comprende una etapa de determinar una densidad del fluido de proceso con un medidor de densidad que incluye un conjunto de detección en comunicación fluida con el fluido de proceso y circuitos electrónicos de medición de densidad. De acuerdo con una modalidad, el método comprende además una etapa de determinar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso con un medidor de velocidad de flujo volumétrico que incluye un conjunto de detección en comunicación de fluido con el fluido de proceso y circuitos electrónicos de medición volumétrica. De acuerdo con una modalidad, se proporciona comunicación eléctrica entre la los circuitos electrónicos de medición de densidad y los circuitos electrónicos de medición volumétrica. El método comprende además una etapa de usar al menos unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica para determinar una velocidad de flujo másico del fluido de proceso con base en la densidad determinada y la velocidad de flujo volumétrico determinada. El método comprende además una etapa de proporcionar la velocidad de flujo másico a un sistema de procesamiento remoto en comunicación eléctrica con sólo unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica
Aspectos
De acuerdo con un aspecto, un sistema de detección de flujo másico comprende:
un medidor de densidad que incluye un conjunto de detección y circuitos electrónicos de medición de densidad configurados para generar una medición de densidad de un fluido de proceso;
un medidor de velocidad de flujo volumétrico que incluye un conjunto de detección y circuitos electrónicos de medición volumétrica configurados para generar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso y en comunicación eléctrica con los circuitos electrónicos de medición de densidad; y
un sistema de procesamiento remoto en comunicación eléctrica con sólo unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica y configurado para recibir una medición de la velocidad de flujo másico del fluido de proceso generada por los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica con base en la medición de la densidad generada y la velocidad de flujo volumétrico generada.
Preferiblemente, el conjunto de detección del medidor de densidad y el conjunto de detección del medidor de velocidad de flujo volumétrico se encuentran en línea con un conducto de fluido que lleva el fluido de proceso.
Preferiblemente, el conjunto de detección del medidor de velocidad de flujo volumétrico se encuentra en línea con un conducto de fluido que lleva el fluido de proceso y el conjunto de detección del medidor de densidad se encuentra en una corriente de deslizamiento acoplada al conducto de fluido para recibir una porción del fluido de proceso.
Preferiblemente, la medición de la densidad y la velocidad de flujo volumétrico se generan de forma sustancialmente simultánea.
Preferiblemente, la medición de la densidad comprende una densidad promedio.
De acuerdo con otro aspecto, un método para generar una medición de flujo másico de un fluido de proceso en un conducto de fluido comprende las etapas de:
determinar una densidad del fluido de proceso con un medidor de densidad que incluye un conjunto de detección en comunicación de fluido con el fluido de proceso y circuitos electrónicos de medición de densidad;
determinar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso con un medidor de velocidad de flujo volumétrico que incluye un conjunto de detección en comunicación de fluido con el fluido de proceso y circuitos electrónicos de medición volumétrica;
proporcionar comunicación eléctrica entre los circuitos electrónicos de medición de densidad y los circuitos electrónicos de medición volumétrica;
usar al menos unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica para determinar una velocidad de flujo másico del fluido de proceso con base en la densidad determinada y la velocidad de flujo volumétrico determinada; y
proporcionar la velocidad de flujo másico a un sistema de procesamiento remoto en comunicación eléctrica con sólo unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica.
Preferiblemente, el conjunto de detección del medidor de densidad y el conjunto de detección del medidor de velocidad de flujo volumétrico se encuentran en línea con el conducto de fluido que lleva el fluido de proceso.
Preferiblemente, el conjunto de detección del medidor de velocidad de flujo volumétrico se encuentra en línea con el conducto de fluido que lleva el fluido de proceso y el conjunto de detección del medidor de densidad se encuentra en una corriente de deslizamiento acoplada al conducto de fluido para recibir una porción del fluido de proceso.
Preferiblemente, la medición de la densidad y la velocidad de flujo volumétrico se determinan de forma sustancialmente simultánea.
Preferiblemente, la medición de la densidad comprende una densidad promedio.
BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS
La figura 1 muestra un sistema de flujo másico de la técnica anterior.
La figura 2 muestra un sistema de detección de flujo másico de acuerdo con una modalidad.
La figura 3 muestra unos circuitos electrónicos de medición de acuerdo con una modalidad.
La figura 4 muestra el sistema de detección de flujo másico de acuerdo con otra modalidad.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Las figuras 2 4 y la siguiente descripción representan ejemplos específicos para enseñar a los expertos en la técnica cómo hacer y usar el mejor modo de modalidades de un sistema de velocidad de flujo másico. Con el propósito de enseñar principios inventivos, algunos aspectos convencionales han sido simplificados u omitidos. Los expertos en la técnica apreciarán variaciones de estos ejemplos que caigan dentro del alcance de la presente descripción. Los expertos en la técnica apreciarán que las funciones descritas a continuación pueden combinarse de diversas maneras para formar múltiples variaciones del sistema de velocidad de flujo másico. Como resultado, las modalidades descritas a continuación no se limitan a los ejemplos específicos descritos abajo, sino solamente por las reivindicaciones y sus equivalentes.
La figura 2 muestra un sistema de detección de velocidad de flujo másico 200 de acuerdo con una modalidad. De acuerdo con una modalidad, el sistema de detección de velocidad de flujo másico 200 puede ser colocado dentro de un conducto de flujo 201 que reciba un fluido de proceso o algún otro tipo de corriente de flujo. El sistema de detección de flujo másico 200 puede incluir un medidor de densidad 202 y un medidor de velocidad de flujo volumétrico 203. El medidor de densidad 202 puede comprender cualquier medidor de densidad conocido, tal como un medidor de densidad de Coriolis, un higrómetro, un densitómetro de rayos x, un densitómetro gamma, etc. El tipo particular de medidor de densidad puede depender de la aplicación particular y de ninguna manera debe limitar el alcance de la presente modalidad. El medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 puede comprender cualquier medidor bien conocido que mida una velocidad de flujo volumétrico, tal como un medidor ultrasónico, un medidor magnético, un medidor de turbina, un medidor de vórtice, etc. De acuerdo con una modalidad, el medidor de densidad 202 y el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 se pueden colocar en serie en línea con el conducto 201. En la modalidad mostrada, el medidor de densidad 202 es colocado aguas arriba del medidor de velocidad de flujo volumétrico 203; sin embargo, en otras modalidades, el orden puede ser invertido. En modalidades
alternativas, el medidor de densidad 202 se puede colocar en una corriente de deslizamiento, que se bifurque desde el conducto 201 (ver Fig. 4) .
De acuerdo con una modalidad, el medidor de densidad 202 comprende un conjunto de detección 204a, que recibe el fluido que fluye. El medidor de densidad 202 comprende además unos circuitos electrónicos de medición de densidad 204b. Aunque los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b se muestran como estando acoplados físicamente al conjunto de detección 204a, en otras modalidades, los dos componentes pueden simplemente ser acoplados eléctricamente a través de un cable eléctrico. En cualquier situación, el conjunto de detección 204a está en comunicación eléctrica con los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b a través de un cable eléctrico (no mostrado) .
De acuerdo con una modalidad, los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden recibir señales de detección desde el conjunto de detección 204a. Los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden procesar las señales de detección recibidas para generar una densidad medida del fluido que fluya a través del conducto 201 como se conoce generalmente en la técnica.
De acuerdo con una modalidad, el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 comprende un conjunto de detección 205a, que recibe el fluido de proceso en el
conducto de fluido 201. El medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 comprende además circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b. De una manera similar a los circuitos electrónicos de medición de densidad 202, aunque los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b se muestran acoplados físicamente al conjunto de detección 205a, en otras modalidades, los dos componentes simplemente se pueden acoplar a través de un cable eléctrico. En cualquier situación, el conjunto de detección 205a está en comunicación eléctrica con los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b a través de un cable eléctrico (no mostrado)
De acuerdo con una modalidad, los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b pueden recibir señales desde el conjunto de detección 205a. Los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b pueden procesar las señales y generar una velocidad de flujo volumétrico como se conoce generalmente en la técnica.
De acuerdo con una modalidad, las dos electrónicas medidoras 204b, 205b están en comunicación eléctrica entre sí a través del cable eléctrico 206. La comunicación eléctrica entre las dos electrónicas medidoras 204b, 205b permite que la medición generada a partir de una de las electrónicas medidoras sea comunicada a las otras electrónicas medidoras. Por ejemplo, en la configuración mostrada, los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden recibir la
velocidad de flujo volumétrico generada por los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b. Con la velocidad de flujo volumétrico recibida desde el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 junto con la densidad generada, el medidor de densidad 202 puede generar una velocidad de flujo másico usando la ecuación (1) . De acuerdo con una modalidad, la velocidad de flujo másico generada puede entonces ser enviada a un sistema de procesamiento remoto 207 a través del conductor eléctrico 208. De acuerdo con una modalidad, el cable eléctrico 208 puede proporcionar adicionalmente energía al medidor de densidad 202 y el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203. En algunas modalidades, el sistema de procesamiento remoto 207 puede incluir un cable de salida 209 adicional. El cable de salida 209 puede proporcionar comunicación con un sistema de procesamiento ulterior, por ejemplo.
De acuerdo con una modalidad, el sistema de procesamiento remoto 207 puede estar situado a una distancia mayor que la distancia entre el medidor de densidad 202 y el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203. Sin embargo, de acuerdo con otra modalidad, el sistema de procesamiento remoto 207 puede estar situado en cercana proximidad a los dos medidores 202, 203. Por ejemplo, el sistema de procesamiento remoto 207 puede estar situado a la misma distancia o una distancia más corta que la distancia entre el medidor de densidad 202 y el medidor de velocidad de flujo
volumétrico 203. La ubicación particular del sistema de procesamiento remoto 207 con respecto a los medidores 202, 203 de ninguna manera debe limitar el alcance de la presente modalidad y dependerá de la aplicación particular.
El sistema de procesamiento remoto 207 puede comprender una computadora de propósitos generales, un sistema de micro-procesamiento, un circuito lógico, o algún otro dispositivo de procesamiento de propósitos generales o personalizado. El sistema de procesamiento remoto 207 puede ser distribuido entre múltiples dispositivos de procesamiento. El sistema de procesamiento remoto 207 puede incluir cualquier forma de medio de almacenamiento electrónico integral o independiente .
Como puede apreciarse, sólo uno del medidor de densidad 202 o el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 está en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207. Aunque en la modalidad mostrada en la figura 2, el medidor de densidad 202 está en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207, en otras modalidades, el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 puede estar en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207 en su lugar. En cualquier situación, la cantidad de cableado requerida se reduce sustancialmente en comparación con el sistema de la técnica anterior mostrado en la figura 1. Además, la
electrónica medidora que está acoplada eléctricamente con el sistema de procesamiento remoto 207, envía una velocidad de flujo másico. Por lo tanto, el sistema de procesamiento remoto 207 no tiene que ser especialmente configurado para calcular una velocidad de flujo másico a partir de una densidad y una velocidad de flujo volumétrico.
La figura 3 muestra los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b de acuerdo con una modalidad de la invención. Se debe apreciar que muchas de las características de los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b también se pueden encontrar en los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b del medidor de velocidad de flujo volumétrico 203. Sin embargo, una descripción de los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b se omite por razones de brevedad de la descripción. Los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden incluir una interfaz 301 y un sistema de procesamiento 303. El sistema de procesamiento 303 puede incluir un sistema de almacenamiento 304 El sistema de almacenamiento 304 puede comprender una memoria interna como la mostrada, o alternativamente, puede comprender una memoria externa. Los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden generar una señal de accionamiento 311 y suministrar la señal de accionamiento 311 a un controlador (no mostrado) del conjunto de detección 204a. Los circuitos
electrónicos de medición de densidad 204b también pueden recibir señales de detección 310 desde el conjunto de detección 204a. Los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden procesar las señales de detección 310 con el fin de obtener una densidad 312 del material que fluya a través del conducto 201. La densidad 312 puede ser almacenada para su uso posterior.
Además de las señales de detección 310 recibidas desde el conjunto de detección 204a, la interfaz 301 también puede recibir una velocidad de flujo volumétrico generada 314 de los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b. La interfaz 301 puede realizar cualquier acondicionamiento de señal necesario o deseado, tal como cualquier tipo de formateo, amplificación, almacenamiento temporal, etc. Alternativamente, alguno o todo el acondicionado de señal se puede realizar en el sistema de procesamiento 303. Además, la interfaz 301 puede permitir las comunicaciones entre los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b y el sistema de procesamiento remoto 207. La interfaz 301 puede ser capaz de cualquier manera de la comunicación electrónica, óptica o inalámbrica.
La interfaz 301 en una modalidad puede incluir un digitalizador (no mostrado) ; en donde las señales de detección 310 comprendan señales de detección analógicas. El digitalizador puede muestrear y digitalizar las señales de detección analógicas y producir señales de detección
digitales. El digitalizador también puede realizar cualquier diezmado necesario, en donde la señal de detección digital sea diezmada a fin de reducir la cantidad de procesamiento de señales necesario y para reducir el tiempo de procesamiento.
El sistema de procesamiento 303 puede llevar a cabo operaciones de los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b. El sistema de procesamiento 303 puede ejecutar el procesamiento de datos necesario para implementar una o más rutinas de procesamiento, tal como la rutina de determinación de velocidad de flujo másico 313. La rutina de determinación de velocidad de flujo másico 313 puede usar la ecuación (1) junto con la densidad generada 312 y la velocidad de flujo volumétrico 314 recibida para generar una velocidad de flujo másico 315. Como se discutió anteriormente, la velocidad de flujo másico 315 puede ser luego enviada al sistema de procesamiento remoto externo 207. En algunas modalidades, el sistema de procesamiento 300 puede emitir adicionalmente la densidad 312 y/o la velocidad de flujo volumétrico 314.
Se debe entender que la electrónica medidora 220 puede incluir diversos otros componentes y funciones que se conozcan generalmente en la técnica. Estas características adicionales se omiten de la descripción y las figuras con el propósito de brevedad. Por lo tanto, la presente invención no debe ser limitada a las modalidades específicas mostradas y discutidas.
La figura 4 muestra el sistema de detección de flujo másico 200 de acuerdo con otra modalidad. En la modalidad mostrada en la figura 4, el conjunto de detección 204a del medidor de densidad 202 está situado dentro de una corriente de deslizamiento 401, que se ramifica desde el conducto principal 201. La corriente de deslizamiento 401 es generalmente menor que el conducto 201 de tal manera que sólo una pequeña cantidad del fluido fluye hacia la corriente de deslizamiento 401. Aunque el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 está colocado entre el primer y segundo extremos de la corriente de deslizamiento 401 en la modalidad mostrada en la figura 4, el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 se podría situar en otras áreas del conducto 201. Por ejemplo, en algunas modalidades, el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 se coloca justo fuera de los extremos de la corriente de deslizamiento 401 de tal manera que todo el fluido fluya a través del medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 en lugar de que una porción del fluido pase por alto el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203. Por lo tanto, una corrección no tiene que ser realizada para tener en cuenta la cantidad de fluido que pase por alto el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203. Sin embargo, en muchas modalidades, el medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 se colocará cerca de la corriente de deslizamiento 401 de manera que el
medidor de velocidad de flujo volumétrico 203 y el medidor de densidad 202 midan sustancialmente el mismo fluido en cualquier momento dado.
De acuerdo con la modalidad mostrada en la figura 4, el conjunto de detección 204a puede recibir una pequeña porción del fluido que fluya a través del sistema 200. Esto puede ser adecuado en algunas modalidades porque el conjunto de detección 204a puede hacerse sustancialmente más pequeño que en la modalidad mostrada en la figura 2 ya que una velocidad de flujo más pequeña está siendo recibida por el medidor de densidad 202 en la figura 4. Por lo tanto, si el medidor de densidad 202 se forma a partir de materiales de alto costo, tales como un tubo hecho a partir de titanio o tántalo, el costo del conjunto de detección 204a puede ser reducido debido al tamaño reducido.
De acuerdo con la modalidad mostrada en la figura 4, las dos electrónicas medidoras 204b, 205b están todavía en comunicación eléctrica entre sí de manera que sólo uno de las electrónicas medidoras 205a o 205b tenga que estar en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207. En la modalidad mostrada en la figura 4, los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b están en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207 en lugar del medidor de densidad 202. Como puede apreciarse, en esta modalidad, los circuitos
electrónicos de medición volumétrica 205b serán conf igurados para recibir la medición de densidad desde los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b y generar la velocidad de fluj o másico con base en la densidad 312 recibida y la velocidad de fluj o volumétrico 314 generada .
En uso, el sistema de detección de fluj o másico 200 puede ser usado para generar una velocidad de f lujo másico con base en las velocidades de flujo volumétrico determinadas individualmente de flujo y las densidades generadas a partir de dos conjuntos de detección 204a, 205a separados. De acuerdo con una modalidad, el medidor de densidad 202 puede generar una medición de densidad 312, mientras el fluido de proceso fluye a través del conducto 201. De acuerdo con una modalidad, sustancialmente de forma simultánea, el medidor de velocidad de fluj o volumétrico 203 puede generar una velocidad de f lujo volumétrico 314 . De acuerdo con otra modalidad, el medidor de densidad 202 puede generar una medición de densidad promedio. Por ejemplo, la electrónica medidora 204a puede almacenar y mantener una densidad promedio de balance determinada a partir de mediciones de densidad anteriores . Las mediciones de densidad anteriores pueden basarse en un número predeterminado de señales de detección recibidas anteriormente 310 , por ej emplo .
De acuerdo con una modalidad, al menos una de las electrónicas medidoras 204b, 205b puede recibir la medición de fluido proveniente de las demás electrónicas medidoras .
Por ejemplo, en la modalidad mostrada en la figura 2, los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b pueden recibir la velocidad de flujo volumétrico 314 de los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b. Por el contrario, en la modalidad mostrada en la figura 3, los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b pueden recibir la medición de la densidad 312 de los circuitos electrónicos de medición de densidad 204b. Preferiblemente, la electrónica medidora que recibe la medición de fluido es la electrónica medidora que está en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207. Sin embargo, la presente modalidad no debe ser tan limitada. Por ejemplo, en la figura 2, el medidor de densidad 202 está en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207. En algunas modalidades, los circuitos electrónicos de medición volumétrica 205b pueden recibir la medición de densidad del medidor de densidad 202. En aún otra modalidad, cada una de las electrónicas medidoras 204b, 205b puede enviar la medición generada a las otras electrónicas medidoras de tal manera que cada una de las electrónicas medidoras 204b, 205b incluya tanto una medición de densidad como una medición de la velocidad de flujo volumétrico.
De acuerdo con una modalidad, una vez que una de las electrónicas medidoras incluya tanto la medición de densidad 312 como la velocidad de flujo volumétrico 314, la
electrónica medidora pueden procesar las dos mediciones para generar una velocidad de flujo másico 315. La velocidad de flujo másico 315 generada puede ser enviada luego al sistema de procesamiento remoto 207 a través del cable 208. Si la electrónica medidora que genera la velocidad de flujo másico no está en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207, la velocidad de flujo másico generada puede ser enviada a la electrónica medidora que se encuentre en comunicación eléctrica directa con el sistema de procesamiento remoto 207 y posteriormente pasar la velocidad de flujo másico 315 al sistema de procesamiento remoto 207.
Por lo tanto, como se puede apreciar, el sistema de procesamiento remoto 207 puede recibir un velocidad de flujo másico de una combinación de medidor de densidad 202 y medidor de flujo volumétrico 203 sin tener que realizar por separado el cálculo de la velocidad de flujo másico. Esto simplifica adecuadamente el procesamiento necesario del sistema de procesamiento remoto 207, así como reduce sustancialmente la cantidad de cableado requerido. Además, si cualquiera de los medidores 202, 203 tiene que ser reemplazado, el sistema de procesamiento remoto 207 no tiene que volver a ser configurado.
De acuerdo con una modalidad, si ambas de las electrónicas medidoras 204b, 205b incluye la medición de densidad y la medición de la velocidad de flujo volumétrico,
ambas de las electrónicas medidoras 204b, 205b pueden generar una medición de la velocidad de flujo másico. Esto permite que cualquiera de las electrónicas medidoras 204b, 205b envíe la medición de la velocidad de flujo másico al sistema de procesamiento remoto 207. Además, en caso de que uno de los medidores 202, 203 tenga que ser reemplazado, el medidor restante puede proporcionar fácilmente la medición de flujo másico al sistema de procesamiento remoto 207.
Las descripciones detalladas de las modalidades anteriores no son descripciones exhaustivas de todas las modalidades contempladas por los inventores como estando dentro del alcance de la presente descripción. De hecho, los expertos en la técnica reconocerán que ciertos elementos de las modalidades anteriormente descritas pueden combinarse o eliminarse de diversas maneras para crear modalidades adicionales, y tales otras modalidades caen dentro del alcance y las enseñanzas de la presente descripción. También será evidente para los expertos en la técnica que las modalidades descritas anteriormente se pueden combinar en todo o en parte para crear modalidades adicionales dentro del alcance y enseñanzas de la presente descripción.
Por lo tanto, aunque las modalidades específicas se describen en el presente documento con fines ilustrativos, varias modificaciones equivalentes son posibles dentro del alcance de la presente descripción, como los expertos en la
técnica pertinente reconocerán. Las enseñanzas proporcionadas en el presente documento pueden aplicarse a otros sistemas de flujo másico, y no sólo a las modalidades descritas anteriormente y mostradas en las figuras adjuntas. Por consiguiente, el alcance de las modalidades descritas anteriormente debería determinarse a partir de las siguientes reivindicaciones .
Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la presente invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (10)
1. Un sistema de detección de velocidad de flujo másico, caracterizado porque comprende: un medidor de densidad que incluye un conjunto de detección y circuitos electrónicos de medición de densidad configurados para generar una medición de densidad a partir de un fluido de proceso; un medidor de flujo volumétrico incluye un conjunto de detección y circuitos electrónicos de medición volumétrica configurados para generar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso y en comunicación eléctrica con los circuitos electrónicos de medición de densidad; y un sistema de procesamiento remoto en comunicación eléctrica con sólo unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica y configurado para recibir una medición de la velocidad de flujo másico del fluido de proceso generado por los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica con base en la medición de la densidad generada y la velocidad de flujo volumétrico generada.
2. El sistema de detección de velocidad de flujo másico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conjunto de detección del medidor de densidad y el conjunto de detección del medidor de flujo volumétrico se encuentran en línea con un conducto de fluido que lleva el fluido de proceso.
3. El sistema de detección de velocidad de flujo másico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conjunto de detección del medidor de flujo volumétrico está situado en línea con un conducto de fluido que lleva el fluido de proceso, y el conjunto de detección del medidor de densidad está situado en una corriente de deslizamiento acoplada al conducto de fluido para recibir una porción del fluido de proceso.
4. El sistema de detección de velocidad de flujo másico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la medición de densidad y la velocidad de flujo volumétrico se generan de forma sustancialmente simultánea.
5. El sistema de detección de velocidad de flujo másico de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la medición de densidad comprende una densidad promedio.
6. Un método para generar una medición de flujo másico de un fluido de proceso en un conducto de fluido, caracterizado porque comprende las etapas de: determinar una densidad del fluido de proceso con un medidor de densidad que incluye un conjunto de detección en comunicación de fluido con el fluido de proceso y circuitos electrónicos de medición de densidad; determinar una velocidad de flujo volumétrico del fluido de proceso con un medidor de flujo volumétrico que incluye un conjunto de detección en comunicación de fluido con el fluido de proceso y circuitos electrónicos de medición volumétrica; proporcionar comunicación eléctrica entre los circuitos electrónicos de medición de densidad y los circuitos electrónicos de medición volumétrica; usar al menos unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica para determinar una velocidad de flujo másico del fluido de proceso con base en la densidad determinada y la velocidad de flujo volumétrico determinada; y proporcionar la velocidad de flujo másico a un sistema de procesamiento remoto en comunicación eléctrica con sólo unos de los circuitos electrónicos de medición de densidad o los circuitos electrónicos de medición volumétrica.
7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el conjunto de detección del medidor de densidad y el conjunto de detección del medidor de flujo volumétrico se encuentran en línea con el conducto de fluido que lleva el fluido de proceso.
8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el conjunto de detección del medidor de flujo volumétrico se encuentra en línea con el conducto de fluido que lleva el fluido de proceso, y el conjunto de detección del medidor de densidad se encuentra en una corriente de deslizamiento acoplada al conducto de fluido para recibir una porción del fluido de proceso.
9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la medición de densidad y la velocidad de flujo volumétrico se determinan de forma sustancialmente simultánea .
10. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la medición de densidad comprende una densidad promedio.
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